第3章基因工程问题清单2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

4.1-4.2基因工程 1、基因工程的理论依据 外源基因导入受体细胞的理论基础 DNA是生物的主要遗传物质 DNA的结构是相同的（DNA的组成、碱基互补配对方式、空间结构等） 外源基因在受体内表达的理论基础 遗传信息的传递和表达都遵循中心法则 不同生物共用同一套遗传密码 2、基因工程的三种工具 · 限制性内切核酸酶 ①来源：细菌等微生物中 ②作用:能够识别双链DNA上特定的一小段核苷酸序列，并催化其中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键水解，③结果：使得DNA双链在特定的位置断开，产生黏性末端或平末端。 ④特点：具有专一性 · DNA连接酶 ①作用：将2个来源不同的DNA分子片段通过磷酸二酯键连接起来 （来源不同的DNA分子具有能相互配对的粘性末端或平末端） ②种类：E.coli DNA连接酶：来源于大肠杆菌，连接粘性末端 T4 DNA连接酶：来源于T4噬菌体，连接粘性末端或平末端 · 载体 ①种类：质粒、噬菌体、动物病毒、植物病毒（受体细胞不同选择合适的载体） 质粒是独立于细菌拟核之外的较小的环状DNA→受体细胞是细菌 噬菌体→侵染细菌；动物病毒→侵染动物细胞；植物病毒→侵染植物细胞 ②基本特征： 含有复制起点——能独立自主复制并稳定存在 含有一种或多种限制酶的识别序列——方便外源基因插入载体 含有标记基因——能通过表型筛选获得含有载体（目的基因）的受体细胞 克隆载体 ：上述三个特征（能复制并稳定存在） 表达载体：上述三个特征+启动子和终止子（既能复制又能表达蛋白质） 3、原核基因和真核基因的区别 原核基因 真核基因 编码区（编码蛋白质的序列）是连续的 编码区（编码蛋白质的序列）是不连续的 外显子：编码蛋白质的序列 内含子：外显子之间不能编码蛋白质的序列 共同点：都有启动子和终止子等调控序列 启动子 本质：是一段特殊序列结构的DNA片段 位置：位于基因上游 作用：RNA聚合酶识别并结合的位点，启动转录 终止子 本质：是一段特殊序列结构的DNA片段 位置：位于基因下游 作用：终止转录 4、基因工程的基本步骤 获得目的基因 方法： 已知序列——化学合成法（较短序列）、PCR技术 未知序列——从基因文库中获取（基因组文库、cDNA文库） 构建重组DNA分子 选择恰当的限制性内切核酸酶切割目的基因和载体，使其具有互补的粘性末端，用DNA连接酶将目的基因与载体连接起来 （注：目的基因两端都要切下来；载体必须要保留一个标记基因） 将重组DNA分子导入不同的受体细胞 微生物细胞 动物细胞 显微注射法： 重组DNA分子→注射到受精卵的雄原核中→胚胎体外培养→胚胎移植 植物细胞 农杆菌转化法： 将目的基因插入Ti质粒的T-DNA中，用重组Ti质粒转化农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞（目的基因会随T-DNA整合到植物细胞的的染色体DNA上）→植物组织培养 检测目的基因及表达产物 检测DNA、RNA还可以用PCR技术扩增+凝胶电泳/DNA测序技术 鉴定PCR产物 （RNA在PCR之前需逆转录形成cDNA） 由于基因的选择性表达，不同组织细胞的cDNA文库是不同的，同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也有差异。 PCR技术 （1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，在生物体外进行DNA大量扩增的技术。 （2）原理：DNA的半保留复制 （3）条件：①模板：待扩增的DNA分子；②酶：耐高温的DNA聚合酶；③原料：四种脱氧核苷三磷酸（dNTP）； ④引物：2种不同的引物（加在模板的3’端——子链的合成方向总是从5’→3’） （4）过程：包括多次循环，每个循环分为3个步骤。 变性(90~95℃)：模板DNA双链在高温下氢键断裂，解旋成2条DNA单链。 退火(50~60℃)：温度降低后，2个引物分别与各自互补的DNA单链结合。 延伸(72℃)：分别以两条DNA单链为模板，4种脱氧核苷三磷酸为原料，耐高温的TaqDNA聚合酶在适宜的温度下，以引物与模板形成的小段DNA双链区为起点，催化合成一条新的DNA互补链。 电泳技术（该技术是分离、鉴定、纯化核酸和蛋白质的常用方法。） —— (DNA/RNA)核酸电泳一般用琼脂糖凝胶电泳 凝胶作为介质，凝胶的孔隙可起到分子筛的作用 电泳缓冲液浸没凝胶，在电泳过程中维持合适的PH，并使溶液具有一定的导电性，利于核酸迁移。 分离原理 核酸是带负电荷的生物大分子，加样在负极，移向正极。其迁移速率主要受核酸片段长度影响。 在电场强度一定时，核酸分子越大，向正极迁移速率越慢。 结果 · DNA片段根据长度大小在凝胶上分开，形成不连续的条带，每个条带包含的DNA片段长度是相同的。 条带越粗，说明此